Искусственные мембранные каналы для добычи редкоземельных элементов

16.11.2025

Редкоземельные элементы давно стали фундаментом современной высокотехнологичной индустрии: от экранов смартфонов до аккумуляторов электромобилей и систем возобновляемой энергетики. Однако рост спроса и геополитические ограничения обостряют проблему их доступности. На этом фоне ученые ищут способы сделать добычу и очистку таких металлов более устойчивой, дешевой и экологичной. Недавнее исследование команды из Техасского университета в Остине предлагает решение, которое обещает радикально изменить глобальный рынок редкоземельных ресурсов.

Одним из ключевых вызовов в этой сфере является трудоемкий процесс разделения элементов, требующий многократных и энергоемких циклов химической обработки. Профессор Маниш Кумар подчеркивает, что традиционные методы нуждаются в огромных производственных мощностях, сложных реагентах и значительных энергозатратах. Поэтому именно технология выбора определенных ионов на молекулярном уровне может стать переломным моментом.

Исследователи создали искусственные мембранные каналы - микроскопические поры, которые по принципу действия напоминают белковые структуры живых организмов. Такие искусственные "ворота" пропускают только те ионы, которые требуются для промышленной обработки, а остальные надежно блокируют. Подход, в основе которого лежит молекулярная селективность, открывает возможность работать с источниками, ранее считавшимися слишком сложными или экономически невыгодными.

Основой новых каналов служит модифицированная структура под названием пилларен. Благодаря особому расположению атомов она способна выборочно пропускать такие элементы, как европий и тербий, и одновременно отсекать распространенные ионы натрия, калия или кальция. Эта точно выверенная селективность превращает мембрану в инструмент тонкой настройки химических процессов.

Средние редкоземельные элементы, среди которых особенно важны европий и тербий, используются при производстве осветительных приборов, экранов, магнитных систем, аккумуляторов и ветровых турбин. Министерство энергетики США и Еврокомиссия относят их к критически важным материалам, а прогнозы показывают, что их глобальный спрос может увеличиться более чем в 25 раз к 2035 году. Именно поэтому создание эффективных методов очистки становится стратегическим вопросом для промышленности.

Эксперименты показали, что новые мембранные каналы обладают исключительной точностью: они отделяют европий от лантана в 40 раз эффективнее, чем традиционные технологии, а от иттербия - в 30 раз. Такие показатели означают, что теперь необходимость в десятках последовательных стадий химического обогащения может резко сократиться, что одновременно снижает и стоимость, и экологический след производств.

Возможность выделять редкоземельные элементы даже из сложных и низкосортных источников также сулит странам новые экономические перспективы. Внутреннее производство может стать менее зависимым от импорта, а использование локальных ресурсов - более рентабельным. Это особенно актуально в период, когда торговые конфликты делают рынок нестабильным.

<< Назад: Мини-ПК Beelink SER9 Max 17.11.2025

>> Вперед: Микроскопический ускоритель частиц заменит гигантские синхротроны 16.11.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Биокаталитический способ получения хиральных оксазолидинонов 14.10.2026

Химия все чаще обращается к биологическим молекулам, чтобы сделать синтез сложных веществ более точным и эффективным. Особенно важны такие технологии при создании соединений, у которых одинаковый химический состав может сопровождаться разным пространственным расположением атомов и, следовательно, различными свойствами. Исследователи из Калифорнийского технологического института и Университета Питтсбурга предложили новый биокаталитический подход, позволяющий получать хиральные оксазолидиноны непосредственно из простых неактивированных алкенов. В основе предложенного метода лежит последовательность из двух реакций - азиридинирования и последующего расширения цикла. Этот каскад запускается с помощью гемопротеина, который выполняет функцию катализатора и позволяет направлять химическое превращение в нужную сторону. В результате из относительно простого исходного соединения формируется более сложная циклическая структура с заданной пространственной конфигурацией. Особенно существенным ...>>

Клавиатура Gboard kurukuru version с вращающимися лентами 14.10.2026

Обычная клавиатура предполагает, что движется человек: пальцы перемещаются от одной неподвижной клавиши к другой, а расположение символов остается неизменным. Google Japan решила перевернуть этот привычный принцип и проверить, что произойдет, если заставить двигаться сам интерфейс. Так появился экспериментальный проект Gboard, в котором клавиши постоянно перемещаются и сами оказываются в зоне нажатия. Необычная конструкция получила название Gboard "Курукуру-версия" (Gboard kurukuru version). Проект стал очередным ежегодным экспериментом японского подразделения Google, посвященным альтернативным способам взаимодействия человека с текстом. На этот раз идея не ограничилась компьютерной концепцией: специалисты создали полноценный физический прототип, способный работать в реальных условиях, а материалы для его самостоятельного изготовления сделали доступными для всех желающих. Основу устройства образуют четыре замкнутые подвижные ленты, вращающиеся вокруг конструкции. На каждой из них ...>>

Легкий бег влияет на мозг и самоконтроль 13.10.2026

Физическая активность не обязательно должна быть интенсивной, чтобы на короткое время изменить состояние мозга. Новое исследование японских специалистов показывает, что даже непродолжительный бег с очень небольшой нагрузкой способен повлиять на настроение, внимание и способность контролировать собственные действия. Причем для этого, по данным эксперимента, может быть достаточно всего 10 минут. Работу провели исследователи из Университета Цукубы с участием 24 здоровых молодых людей. Добровольцы выполняли два разных условия: в одном случае они спокойно сидели в течение 10 минут, а в другом такое же время проводили на беговой дорожке. Скорость во время пробежки составляла приблизительно от 3 до 6 км/ч, поэтому нагрузка оставалась сравнительно небольшой. Средняя частота сердечных сокращений участников при этом находилась в пределах 104-107 ударов в минуту. После завершения физической активности добровольцы сообщали о большей бодрости и более приятном эмоциональном состоянии по сравне ...>>

Ноктбук HP OmniBook 5 13.10.2026

Рынок доступных ноутбуков постепенно становится все более интересным: производители пытаются предложить покупателям устройства, которые сочетают невысокую цену с характеристиками, еще недавно характерными преимущественно для более дорогих моделей. Компания HP решила сделать ставку именно на такой подход, представив OmniBook 5 - Windows-ноутбук с OLED-дисплеем, аппаратными возможностями для работы с искусственным интеллектом и заявленной автономностью до 42 часов. Стоимость базовой версии начинается с $699, что делает новинку прямым конкурентом таким устройствам, как MacBook Neo. Основой ноутбука стал 14-дюймовый OLED-дисплей с разрешением 1920 x 1200p. Экран поддерживает мультисенсорное управление, защищен стеклом Gorilla Glass 3 и способен отображать 100% цветового пространства DCI-P3. Таким образом, HP предлагает не просто стандартную панель для офисной работы, а дисплей с характеристиками, которые могут заинтересовать пользователей, обращающих внимание на качество изображения и ц ...>>

Донорское сердце способно быстро перенимать биологический возраст реципиента 12.10.2026

Возраст органов определяется не только количеством прожитых лет. На молекулярном уровне ткани могут стареть с разной скоростью, а после пересадки, как показывают новые эксперименты, их биологические характеристики способны заметно меняться под воздействием организма, в который они попадают. Исследователи из Бостона обнаружили, что молодые донорские сердца после трансплантации довольно быстро приобретают признаки биологического возраста реципиента, тогда как более старые органы могут, напротив, демонстрировать признаки омоложения. Чтобы оценить эти изменения, ученые применили три так называемых "часа старения" - молекулярных инструмента, позволяющих приблизительно определять биологический возраст клеток и тканей. В отличие от обычного календарного возраста, такие показатели отражают состояние организма на уровне определенных молекулярных изменений. Именно их анализ позволил специалистам проследить, как меняются пересаженные сердца спустя несколько месяцев после операции. Основные ...>>

Случайная новость из Архива Качественное выращивание на кремнии полупроводниковых лазеров 26.03.2016 Группа ученых из ряда британских университетов сообщила о новой методике выращивания на кремниевой подложке высоконадежного полупроводникового лазера на квантовых точках. Разработка направлена на развитие кремниевой фотоники - на интеграцию лазеров и оптических интерфейсов в микросхемы. Уход от передачи данных по медным соединениям сэкономит на потреблении и ускорит внутричиповый обмен информацией. Да и сопряжение с внешними оптическими каналами станет проще. Серьезным препятствием на пути коммерческого внедрения технологии выращивания полупроводниковых лазеров на кремнии было значительное число дефектов в кристаллической решетке в месте перехода кремния в лазер. Уточним, сегодня для лазера обычно используется комбинация арсенида галлия и арсенида индия (металлы из III-V групп периодической таблицы Менделеева). В этом плане ничего нового предложено не было. Более того, британские ученые не первые, кто предложил для бездефектоного выращивания лазера использовать промежуточный слой, предварительно нанесенный на кремниевую пластину - это так называемый зародышевый слой (nucleation layer). Открытие заключается в том, что предложен зародышевый слой с качественными практическими характеристиками. Тесты выращенного таким образом опытного 1,3-мкм лазера показали стабильность рабочих характеристик даже при нагреве до 120 градусов по Цельсию. Утверждается, что на рабочей мощности 105 мВт лазер может работать свыше 100 тыс. часов на отказ. Это примерно 11 лет эксплуатации, чего с головой хватит для коммерческого оборудования. Лазеры с длиной волны 1,3 мкм (1300 нм) хорошо зарекомендовали себя в традиционном телекоммуникационном оборудовании. Ожидается, что они также смогут проявить себя в кремниевой фотонике. На новом этапе исследований ученые будут учиться выпускать лазеры с разной длиной волны и интегрировать их в микросхемы.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026